DE202005017249U1

DE202005017249U1 - Verstelleinrichtung und Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeuges

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Publication number: DE202005017249U1
Application number: DE202005017249U
Authority: DE
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
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Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2005-11-04
Publication date: 2007-03-15
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Also published as: EP1946420A1; JP2009514720A; US8084978B2; WO2007051534A1; US20080284362A1

Abstract

Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Fahrzeugsitz
– mit einem ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) zur Verstellung eines Verstellteils (25, 35, 45), insbesondere eine Rückenlehne (35), in eine erste Verstellrichtung,
– mit einem zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) zur Verstellung dieses Verstellteils (25, 35, 45) in eine zweite Verstellrichtung,
– mit einer Steuerungsvorrichtung (70) zur Steuerung des ersten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und des zweiten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und zur Ermittlung eines Einklemmens eines Körperteils oder eines Gegenstands durch eine Verstellbewegung des durch den ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) und durch den zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) verstellbaren Verstellteils (25, 35, 45),
– mit einem ersten Sensormittel, das mit dem ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) wirkverbunden ist, und
– mit einem zweiten Sensormittel, das mit dem zweiten Antrieb (10, 20,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung und eine Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeuges.
Elektrische Antriebseinheiten werden in vielfältigen Anwendungsgebieten zur Realisierung mittels Fremdkraft durchgeführter Betätigungsvorgänge von beweglichen Teilen eingesetzt; beispielsweise werden bei Sitzen in Fahrzeugen durch elektrische Antriebseinheiten verschiedene bewegliche Teile betätigt (Verstellteile, Stellelemente), bspw. Sitzlängsverstellung, Sitzlhnenverstellung, Sitztiefenverstellung, Sitzhöhenverstellung etc. Elektrische Antriebseinheiten weisen einen Elektromotor (bspw. einem Gleichstrommotor) zur Erzeugung und Bereitstellung von elektrischer Antriebsleistung, ein Getriebe zur Übersetzung der Bewegung des Elektromotors, eine Vorrichtung zur mechanischen Ankopplung bzw. Anpassung des Elektromotors bzw. Getriebes an das bewegliche Teil (Verstellteil, Stellelement), insbesondere zur Umsetzung der Rotationsbewegung des Elektromotors in eine Linearbewegung, und ein Elektronikmodul zur Ansteuerung und Überwachung des Elektromotors (beispielsweise zur Drehzahl- und Leistungsregelung des Elektromotors) auf.
Die für die elektrische Antriebseinheit benötigte Antriebskraft liegt i. A. zwischen 100 N und 1000 N. Zur Erhöhung des Komforts für den Benutzer bzw. Bediener sind die mittels Fremdkraft (elektromotorisch) durchgeführten Betätigungsvorgänge oftmals automatisch durchführbar: der Benutzer bzw. Bediener muss nunmehr lediglich den Betätigungsvorgang initiieren und kann sich während des (voll)automatisch ablaufenden Betätigungsvorgangs anderweitigen Aktivitäten widmen. Jedoch besteht bei automatisch ablaufenden Betätigungsvorgängen, insbesondere bei durch den Benutzer bzw. Bediener nicht weiter überwachten oder vom Benutzer bzw. Bediener aus größerer Entfernung (per Fernbedienung) ausgelösten automatisch ablaufenden Betätigungsvorgängen, die Gefahr des Ein klemmens von Körperteilen oder Gegenständen. Derartige automatische Verstellvorgänge können beispielsweise bei einem Betätigen einer Taste zum Abruf einer gespeicherten Position initiiert werden, so dass die elektrischen Antriebseinheiten zu verstellende Verstellteile (Lehne, Sitzkissen, Kopfstütze etc.) des Fahrzeugsitzes in die zuvor gespeicherte Position automatisch verfahren.
Das Dokument DE 196 38 781 A1 zeigt einen Stellantrieb mit Einklemmschutz. Zur Realisierung eines Einklemmschutzes können direkte Verfahren oder indirekte Verfahren eingesetzt werden: bei direkten Verfahren wird der vom beweglichen Teil zurückgelegte Betätigungsweg selbst im Hinblick auf potentielle Hindernisse, überwacht (beispielsweise durch Anbringen von Schaltleisten oder durch optische Mittel), was jedoch mit hohen Kosten verbunden und störanfällig ist; bei indirekten Verfahren wird die beim Einklemmen entstehende Klemmkraft überwacht, indem beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwerts (Auslöseschwellwerts) für die Antriebskraft (ab einer bestimmten Überschusskraft) ein Einklemmen angenommen wird; nach dem Erkennen eines Einklemmens werden bestimmte Maßnahmen initiiert, insbesondere kann die elektrische Antriebseinheit (der Elektromotor) reversiert oder abgeschaltet werden.
Die bei den indirekten Verfahren des Einklemmschutzes ausgewertete Klemmkraft bzw. Überschusskraft kann entweder direkt bestimmt werden (was wegen der hierfür benötigten Sensoren, beispielsweise Kraftsensoren oder Drehmomentsensoren, recht kostspielig ist) oder indirekt durch Erfassung und Auswertung der Messwerte mindestens einer für die Belastung des Elektromotors bzw. des aktuell vom Elektromotor abgegebenen Drehmoments charakteristischen Motorkenngröße (beispielsweise durch Auswertung der Antriebsdrehzahl und/oder Stromaufnahme und/oder Leistungsaufnahme und/oder Energieaufnahme des Elektromotors), d.h. durch Bewertung der Rückwirkung der Klemmkraft auf den Elektromotor der elektrischen Antriebseinheit (Änderung der Antriebslast).
Bei dieser indirekten Bestimmung der Klemmkraft ist es aus der DE 44 42 1 71 A1 bekannt, zur Überwachung eines Systems mit einem elektromotorischen Antrieb die Reibungskraft des Antriebs zu berücksichtigen. Die Reibungskraft wird zu einem Zeitpunkt ermittelt, bei dem noch kein Einklemmen und damit keine Klemmkraft auftritt, wobei die Bestimmung der Reibungskraft entweder indirekt aus den Motorkenngrößen Motorstrom (Ankerstrom) und/oder Motorspannung und/oder Motordrehzahl erfolgen kann oder direkt durch geeignete Sensoren am Elektromotor.
Aus der EP 1 299 782 B1 ist ein Verfahren eines Einklemmschutzes bekannt, bei dem zur Überwachung der elektrischen Antriebseinheit auf ein potentielles Einklemmen hin Reibkraftprofile als Verlauf der Reibkraft während des Betätigungsvorgangs ermittelt werden (entweder durch direkte Messung der Kräfte oder durch indirekte Bestimmung anhand der Motorkenngrößen Motorstrom und/oder Motorspannung und/oder Motordrehzahl bzw. Periodendauer). Diese Reibkraftprofile werden von verschiedenen nacheinander ablaufenden Betätigungsvorgängen in Form eines Gütemaßes zueinander in Beziehung gesetzt; der Anteil der Reibkraft und damit der Klemmkraft wird derart erfasst, dass der Auslöseschwellwert abhängig von diesem Gütemaß auf geringere Werte eingestellt wird. Der Auslöseschwellwert kann (abhängig vom Gütemaß) hierbei entweder global (positionsunabhängig, d.h. unabhängig vom Betätigungsweg) beeinflusst oder unter Berücksichtigung des Betätigungswegs positionsabhängig angepasst werden.
Aus der WO 02/15359 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung und Regelung einer motorisch angetriebenen Verstellvorrichtung, insbesondere einer Sitzverstellung eines Kraftfahrzeuges mit einem Einklemmschutz bekannt. Bei einer Überschreitung einer vorgegebenen Belastungsgrenze wird der motorische Antrieb abgeschaltet oder auf einen Wert unterhalb der Belastungsgrenze geregelt.
Eingangs- oder Zustandsgrößen des motorischen Antriebs werden kontinuierlich erfasst werden. Mittels eines mathematischen Modells des Antriebs wird aus den Zustandsgrößen die aktuelle Belastung der Verstellvorrichtung bzw. des motorischen Antriebs bestimmt.
Durch die Erfassung der relevanten Zustandsgrößen der Verstellvorrichtung werden mit Hilfe des mathematischen Modells der Verstellvorrichtung die Zusammenhänge zwischen den jeweiligen Komponenten des Verstellsystems berücksichtigt und daraus ein sehr genaues Berechnen der Einklemmkraft ermöglicht. Unter der Verstellvorrichtung sollen dabei sämtliche Komponenten eines Verstellsystems verstanden werden, die für den Betrieb einer Verstellvorrichtung notwendig sind.
Die Zustandsgrößen des Verstellsystems ergeben sich unter anderem aus den sich verändernden Umweltverhältnissen wie Temperatur, Feuchtigkeit oder Druck, deren Veränderung für den Betrieb der Verstellvorrichtung eine entsprechende Veränderung der aufzubringenden Verstellkraft nach sich zieht. Über die aufzubringende Verstellkraft wird die zu dem jeweiligen Zeitpunkt tolerierbare Einklemmkraft ermittelt, so dass sehr präzise reagiert werden kann, wenn ein Einklemmfall vorliegt und der Antrieb angehalten bzw. reversiert werden soll.
Dabei ist es durch die Berechnung der Einklemmkraft mittels des mathematischen Modells der Verstellvorrichtung möglich, auch Einflussgrößen zu berücksichtigen, die nicht sensorisch erfassbar sind. So können sämtliche in dem Modell erfassten Einflussgrößen oder Zustandsgrößen des Systems berücksichtigt und gegebenenfalls hinsichtlich der Intensität der Einwirkung auf das Gesamtsystem bewertet werden.
Der Erfindung liegt die erste Aufgabe zu Grunde eine Verstelleinrichtung mit Einklemmschutz anzugeben. Diese erste Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die zweite, der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe ist es, eine Steuerungsvorrichtung eines Fahrzeuges mit Einklemmschutz anzugeben. Diese zweite Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Zur Lösung der ersten Aufgabe ist eine Verstelleinrichtung, insbesondere ein Fahrzeugsitz vorgesehen. Diese Verstelleinrichtung weist vorzugsweise einen ersten Antrieb zur Verstellung eines Verstellteils, insbesondere eine Rückenlehne, in eine erste Verstellrichtung und einen zweiten Antrieb zur Verstellung dieses Verstellteils in eine zweite Verstellrichtung auf. Jede der Verstellrichtungen kann dabei konstant entlang einer translatorischen Verstellung ausgebildet sein oder sich mit einer Verstellposition ändern, indem das Verstellteil durch den jeweiligen Antrieb rotatorisch oder zusammengesetzt rotatorisch und translatorisch verstellbar ist.
Bevorzugt weist die Verstelleinrichtung zudem eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung des ersten Antriebs und des zweiten Antriebs und zur Ermittlung eines Einklemmens eines Körperteils oder eines Gegenstands durch eine Verstellbewegung des durch den ersten Antrieb und durch den zweiten Antrieb verstellbaren Verstellteils auf. Der jeweilige Antrieb kann dabei beispielsweise ein elektromotorischer, hydraulischer oder pneumatischer Antrieb sein. Die Steuerungsvorrichtung weist vorteilhafterweise eine Elektronik mit einem Steuerschaltkreis zur Steuerung der Antriebe auf.
Vorzugsweise weist die Verstelleinrichtung ein erstes Sensormittel, das mit dem ersten Antrieb wirkverbunden ist, und ein zweites Sensormittel, das mit dem zweiten Antrieb wirkverbunden ist, auf. Ein Sensormittel kann beispielsweise ein Hallsensor oder ein Strommess-Widerstand (shunt) sein. Die Steuerungsvorrichtung ist mit dem ersten Sensormittel und dem zweiten Sensormittel vorteilhafterweise verbunden. Zudem ist die Steuerungsvorrichtung bevorzugt eingerichtet und ausgebildet in Abhängigkeit von einem ersten Sensorsignal des ersten Sensormittels und einem zweiten Sensorsignal des zweiten Sensormittels einen ersten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektor und einen zweiten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektor zu bestimmen. Bezüglich des ersten und zweiten Kraftvektors werden vorzugsweise ein Kraftbetrag und eine Richtung der wirkenden Kraft ermittelt und vorzugsweise für die aktuelle Verstellposition und/oder eine Anzahl von in der Verstellbewegung zurückliegenden Verstellpositionen in einem Speicher zwischengespeichert.
Zur Bestimmung der Richtung des ersten oder zweiten Kraftvektors kann vorteilhafterweise zumindest eine durch den ersten Antrieb und/oder den zweiten Antrieb eingestellte aktuelle Verstellposition ausgewertet werden. Der erste oder zweite Kraftvektor kann als tatsächlich wirkende Kraft oder als eine zu der Kraft korrelierende Kenngröße definiert sein. Beispielsweise ist die Kenngröße ein zur Kraft proportionaler Wert oder die Kenngröße ist ein Wert der eine mathematische Beziehung (beispielsweise ein Produkt) aus einer Mechanikkenngröße, wie ein positionsabhängiges Übersetzungsverhältnis, und der Kraft ist.
Die Steuerungsvorrichtung ist eingerichtet und ausgebildet das Einklemmen durch eine kombinierte Auswertung zumindest des ersten Kraftvektors und des zweiten Kraftvektors zu ermitteln. Vorteilhafterweise erfolgt die kombinierte Auswertung indem der erste Kraftvektor und der zweite Kraftvektor hinsichtlich deren Amplitude und/oder einer zeitlichen und/oder örtlichen Änderung der Amplitude mit ermittelten oder vorgegebenen Parametern verglichen werden. Der Vergleich erfolgt dabei vorzugsweise zeitgleich. Beispielsweise können der erste Kraftvektor und der zweite Kraftvektor jeweils mit einem Parameter multipliziert und anschließend vektoriell addiert werden. Beispielsweise wird der Verlauf der Summe nach der Zeit abgeleitet und die Ableitung mit einem Schwellwert verglichen. Neben dieser beispielhaft erläuterten kombinierten Auswertung des ersten Kraftvektors und des zweiten Kraftvektors sind zudem eine Vielzahl von kombinierten Auswertungen möglich, die an die Art der jeweiligen Verstellung (Lehne, Sitzneigung, Längsverstellung etc.), an die verwendeten Antriebe und an eine Verstellmechanik (des Sitzes) anzupassen sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Verstelleinrichtung und eine Verstellmechanik derselben derart ausgebildet, dass eine bezüglich der Verstellbewegung wirkende Einklemmkraft sowohl auf den ersten Antrieb als auch auf den zweiten Antrieb rückwirkt.
Die zweite Aufgabe wird durch eine Steuerungsvorrichtung einer Verstelleinrichtung eines Fahrzeugs gelöst. Die Steuerungsvorrichtung dient vorzugsweise der Steuerung eines ersten Antriebs und eines zweiten Antriebs und der Ermittlung eines Einklemmens eines Körperteils oder eines Gegenstands, die durch eine Verstellbewegung eines durch den ersten Antrieb in eine erste Verstellrichtung und durch den zweiten Antrieb in eine zweite Verstellrichtung verstellbaren Verstellteils der Verstelleinrichtung eingeklemmt werden. Dabei ist die Steuerungsvorrichtung vorteilhafterweise eingerichtet und ausgebildet ist das Einklemmen durch eine kombinierte Auswertung zumindest eines ersten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektors und eines zweiten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektors zu ermitteln.
Vorzugsweise weist die Steuerungsvorrichtung einen elektronischen Schaltkreis mit einer Recheneinheit auf, die Messdaten zur Detektion eines Einklemmfalles rechentechnisch auswertet. Zur Auswertung wird zudem eine Anzahl von Parametern (d.h. einer oder mehrere) genutzt, wobei zur Ermittlung eines Parameters dieser gemessen, berechnet oder vorgegeben werden kann. Ein derartiger Parameter ist beispielsweise die Schwergängigkeit der Verstellung durch einen der Antriebe in Abhängigkeit von der Verstellposition, das Einsitzgewicht des Fahrzeuginsassen, mechanische und/oder geometrische Randbedingungen, wie Hebelarme oder dergleichen.
Vorteilhafterweise ist dabei vorgesehen, dass die erste Verstellrichtung abschnittsweise oder über einen gesamten Verstellweg in derselben Richtung wie die zweite Verstellrichtung ausgebildet ist. Beispielweise verstellen beide Antriebe der Sitzhöhenverstellung die Sitzwanne in die gleiche Richtung. Ein anderes Ausführungsbeispiel sieht eine Verstellung einer Fensterscheibe durch den ersten Antrieb und den zweiten Antrieb zumindest abschnittsweise in dieselbe Richtung vor, so dass auch in diesem Beispiel die erste Verstellrichtung und die zweite Verstellrichtung zumindest über einen Teil des Verstellweges identisch sind.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung eingerichtet und ausgebildet ist mit einer ersten Regelung ein Antriebsmoment und/oder eine Antriebsgeschwindigkeit des ersten Antriebs und/oder mit einer zweiten Regelung ein Antriebsmoment und/oder eine Antriebsgeschwindigkeit des zweiten Antriebs zu regeln. Zwar ist prinzipiell auch eine analoge Regelung (PI-, PD-, PID-Regler) möglich, bevorzugt erfolgt die Regelung jedoch durch einen digitalen Algorithmus, insbesondere mit Hilfe einer Recheneinheit, beispielsweise einem Mikrocontroller.
Ein Signal innerhalb eines analogen oder digitalen Regelkreises ist ein Stellsignal. Vorzugsweise ist die Steuerungsvorrichtung daher eingerichtet und ausgebildet den ersten Kraftvektor und/oder den zweiten Kraftvektor in Abhängigkeit von einem ersten Stellsignal einer ersten Regelung des ersten Antriebs und/oder von einem zweiten Stellsignal einer zweiten Regelung des zweiten Antriebs zu ermitteln.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steuerungsvorrichtung ein erstes Sensormittel zur Ermittlung einer ersten Verstellposition und/oder einer ersten Verstellgeschwindigkeit und/oder eines ersten Antriebsstromes und eine zweites Sensormittel zur Ermittlung einer zweiten Verstellposition und/oder einer zweiten Verstellgeschwindigkeit und/oder eines zweiten Antriebsstromes auf. Ein derartiges Sensormittel ist beispielsweise ein ohmscher, optischer und/oder magnetischer Sensor, der mit dem Antriebsstrom des ersten und/oder zweiten Antriebs oder mit einer Antriebswelle des ersten und/oder zweiten Antriebs wirkverbunden ist. Beispielsweise kann eine Welligkeit des Antriebsstroms (Stromripple) zur Ermittlung der Verstellposition und/oder der Verstellgeschwindigkeit ausgewertet werden.
Zur Ermittlung eines Einklemmens eines Körperteils oder eines Gegenstands durch eine Verstellbewegung eines Verstellteils eines Fahrzeuges ist das Verstellen vorzugsweise durch ei nen ersten Antrieb in eine erste Verstellrichtung und durch einen zweiten Antrieb in eine zweite Verstellrichtung verstellbar.
Das Einklemmen wird bevorzugt durch eine kombinierte Auswertung zumindest eines ersten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektors und eines zweiten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektors ermittelt. Dabei werden vorteilhafterweise der erste Kraftvektor und der zweite Kraftvektor fortlaufend aktualisiert. Eine Bestimmung des ersten Kraftvektors erfolgt vorteilhafterweise zeitgleich oder mit geringem Zeitabstand zeitlich versetzt (beispielsweise direkt anschließend) zu einer Bestimmung des zweiten Kraftvektors, derart, dass der erste Kraftvektor und der zweite Kraftvektor mit einer zur Ermittlung des Einklemmfalles ausreichenden Genauigkeit hinsichtlich einer aktuellen Verstellposition und/oder einer aktuellen Verstellzeit einander zugeordnet werden können.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der erste Kraftvektor und/oder der zweite Kraftvektor in Abhängigkeit von einem ersten Antriebsmoment des ersten Antriebs und/oder von einem zweiten Antriebsmoment des zweiten Antriebs ermittelt werden. Das Antriebsmoment kann beispielsweise direkt gemessen werden. Alternativ wird das Antriebsmoment vorzugsweise aus der Drehzahl und einer ermittelten Kennlinie des Antriebs ermittelt.
Gemäß einer Ausgestaltung werden der erste Kraftvektor und/oder der zweite Kraftvektor in Abhängigkeit von einer ersten Verstellgeschwindigkeit des ersten Antriebs und/oder von einer zweiten Verstellgeschwindigkeit des zweiten Antriebs ermittelt. Vorteilhafterweise werden der erste Kraftvektor und/oder der zweite Kraftvektor in Abhängigkeit von einem ersten Wert einer Ableitung der Verstellgeschwindigkeit des ersten Antriebs nach der Zeit oder dem Weg und/oder von einem zweiten Wert einer Ableitung der Verstellgeschwindigkeit des zweiten Antriebs nach der Zeit oder dem Weg ermittelt.
Vorteilhafterweise werden die Geschwindigkeit und/oder das Moment des ersten Antriebs und/oder des zweiten Antriebs in einer Regelschleife geregelt. Ein Stell signal des Regelkreises wird vorteilhafterweise in ein pulsweiten-moduliertes Signal gewandelt, dass einen Antriebsstrom des ersten Antriebs und/oder des zweiten Antriebs pulsweitenmoduliert. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung werden der erste Kraftvektor und/oder der zweite Kraftvektor in Abhängigkeit von einem ersten Stellsignal einer ersten Regelung des ersten Antriebs und/oder von einem zweiten Stellsignal einer zweiten Regelung des zweiten Antriebs ermittelt.
Um insbesondere eine Richtung des ersten Kraftvektors und/oder des zweiten Kraftvektors zu bestimmen ist in einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass der erste Kraftvektor und/oder der zweite Kraftvektor in Abhängigkeit von einer ersten aktuellen Verstellposition des ersten Antriebs und/oder von einer zweiten aktuellen Verstellposition des zweiten Antriebs ermittelt werden.
Um einen Einklemmfall zu detektieren ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung vorgesehen, dass der erste Antrieb und der zweite Antrieb zumindest abschnittsweise zeitgleich verstellt werden. Hierzu steuert beispielsweise eine Steuerungsvorrichtung zeitgleich einen ersten, mit dem ersten Antrieb verbundenen Leistungstreiber (Leistungstransistor) und einen zweiten, mit dem zweiten Antrieb verbundenen Leistungstreiber (Leistungstransistor) an, um den ersten Antrieb und den zweiten Antrieb zu bestromen.
Der erste Antrieb und der zweite Antrieb können dabei vorteilhafterweise derart angesteuert werden, dass sich der erste Kraftvektor und der zweite Kraftvektor bezüglich eines eingeklemmten Objektes vektoriell addieren. Alternativ ist es natürlich ebenfalls möglich die Antriebe derart anzusteuern, dass der erste Kraftvektor und der zweite Kraftvektor sich bezüglich des eingeklemmten Objektes unterschiedlich ändern, so dass beispielsweise das Einklemmereignis zeitgleich zu einer Verringerung eines ersten Betrages des ersten Kraftvektors und zu einer Vergrößerung eines zweiten Betrages des zweiten Kraftvektors führt.
Vorteilhafterweise wird während der zeitgleichen Verstellung eine auf den ersten Antrieb und auf den zweiten Antrieb zugleich wirkende Änderung des ersten Kraftvektors und des zweiten Kraftvektors als Einklemmfall detektiert. Nachfolgend wird die Verstellbewegung des ersten Antriebs und/oder des zweiten Antriebs gestoppt. Nachfolgend kann zudem das eingeklemmte Objekt wieder freigegeben werden, indem die Verstellbewegung in die entgegengesetzte Richtung durch Umkehrung einer Antriebsrichtung des ersten Antriebs und/oder des zweiten Antrieb für eine beispielsweise vorgegebene Mindestzeitspanne erfolgt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass aus einer ersten aktuellen Verstellposition des ersten Antriebs und/oder einer aktuellen Verstellposition des zweiten Antriebs und einem Verhältnis zwischen dem ersten Kraftvektor und dem zweiten Kraftvektor im Rahmen der Messgenauigkeit ein Einklemmbereich ermittelt wird. Im Idealfall könnte mit genauer Auflösung ein Einklemmpunkt an einer Struktur der Verstelleinrichtung, beispielsweise an einer Lehnenstruktur des Fahrzeugsitzes ermittelt werden.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass in Abhängigkeit von dem ermittelten Einklemmbereich insbesondere in Abhängigkeit von der Härte des Einklemmbereichs der erste Antrieb und/oder der zweite Antrieb gesteuert werden. Beispielsweise können in Abhängigkeit von dem bestimmten Einklemmbereich unterschiedliche Federraten des mechanischen Systems zur Ermittlung einer Einklemmdetektion verwendet werden. Beispielsweise wird bei einem durch Polsterung sehr weichen Einklemmbereich ein, gegenüber einem harten Einklemmbereich signifikant flacherer Kraftanstieg (in Bezug auf den zurückgelegten Verstellweg) in einem Einklemmfall berücksichtigt.
Im Folgenden wird die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel anhand von Figuren einer Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen
1 eine schematische zweidimensionale Ansicht eines Fahrzeugsitzes;
2 eine schematische zweidimensionale Ansicht eines Fahrzeugsitzes mit einer aufsitzenden Person; und
3 ein schematisches Diagramm mit Messwerten für zwei Kraftvektoren.
1 zeigt eine schematische zweidimensionale Ansicht eines Fahrzeugsitzes, der einen Antrieb 10 für eine Sitzlängsverstellung, zwei Antriebe 20 und 21 für eine Höhenverstellung und eine Neigungsverstellung einer Sitzwanne 25, einen Antrieb 30 zur Verstellung einer Lehnenneigung einer Sitzlehne 35 und einen Antrieb 40 zur Verstellung einer Kopfstütze 45 aufweist. Die Sitzlängsverstellung und die Kopfstützenverstellung sind im Ausführungsbeispiel der 1 translatorisch. Die Sitzhöhenverstellung und die Lehnenneigungsverstellung sind im Ausführungsbeispiel der 1 hingegen rotatorisch.
Die Antriebe 10, 20, 21, 30 und 40 weisen Elektromotoren auf, die mit einer Steuerungsvorrichtung 70 zur Steuerung einer Bestromung der Elektromotoren mit Kabeln verbunden sind. Weiterhin weisen die Antriebe 10, 20, 21, 30 und 40 jeweils zumindest einen Sensor (in 1 nicht dargestellt) auf, der ebenfalls mit der Steuerungsvorrichtung 70 elektrisch oder optisch verbunden ist. Diese Verbindungen zwischen den Antrieben 10, 20, 21, 30 und 40 und der Steuerungsvorrichtung 70 sind schematisch durch Doppelpfeile angedeutet.
Mittels eines jeweiligen Sensorsignals der Sensoren der Antriebe 10, 20, 21, 30, 40 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 70 eine Verstellposition jedes Antriebs 10, 20, 21, 30, 40 und eine Lage von Verstellteilen 25, 35, 45, wie Sitzwanne 25, Rückenlehne 35 oder Kopfstütze 45. Durch zusätzliche, in 1 nicht dargestellte Antriebe können auch Abmessungen (Sitztiefe, Lehnenhöhe) der Verstellteile 25, 35 verändert und durch die Steuerungsvorrichtung 70 ermittelt werden.
Aus einer Verstellposition, einer Drehzahl eines Antriebs 10, 21, 30 und weiteren Parameter, wie beispielsweise eine Übersetzung, ermittelt die Steuerungsvorrichtung 70 Kraftvektoren F_A1, F_A2, F_A3. Jeder Kraftvektor F_A1, F_A2 Und F_A3 Ist einem der Antriebe 10, 21, 30 zugeordnet. In dem Ausführungsbeispiel der 1 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 70 einen Einklemmfall am Einklemmpunkt 1 durch eine vektorielle Addition der Kraftvektoren F_A1, F_A2 und F_A3. Jeder Kraftvektor F_A1, F_A2 und F_A3 kann dabei in Abhängigkeit von einer Geometrie des Sitzes durch einen Gewichtungsfaktor bei der Ermittlung des Einklemmfalles unterschiedlich gewichtet werden.
In 2 ist eine weitere Einklemmfallsituation in einer schematischen, zweidimensionalen Ansicht dargestellt. Der Fahrer 90 wird durch eine automatische Verstellung aufgrund einer Betätigung einer Memory-Taste des Fahrzeugsitzes zwischen einem Lenkrad 80 und der Rückenlehne 35 des Fahrzeugsitzes eingeklemmt. Die Steuerungsvorrichtung 70 ermittelt wiederum die Kraftvektoren F_A1', F_A2' und F_A3' am Einklemmpunkt 1'.
Zu dem Einklemmfall der 2 ist in 3 ein schematisches Diagramm dargestellt. Für den Einklemmfall wird zur vereinfachten Darstellung lediglich der Kraftvektor F_A1' des Sitzlängsverstellungsantriebs 10 und der Kraftvektor F_A3' des Lehnenneigungsverstellungsantriebs 30 im Diagramm der 3 näher erläutert. Dem Kraftvektor F_A1' des Sitzlängsverstellungsantriebs 10 ist eine Schwelle Th_A1' zugeordnet. Wird diese Schwelle Th_A1' durch den Betrag F des Kraftvektors F_A' des Sitzlängsverstellungsantriebs 10 überschritten, wird dieser Antrieb 10 gestoppt oder reversiert. In 3 wird diese Schwelle Th_A1' jedoch nicht überschritten.
Gleiches gilt für den Kraftvektor F_A3'. Dem Kraftvektor F_A3' des Lehnenneigungsverstellungsantriebs 30 ist eine Schwelle Th_A3' zugeordnet. Die Schwelle Th_A3' ist von ermittelten Schwergängigkeiten der Lehnenverstellmechanik abhängig. Wird diese Schwelle Th_A3' durch den Betrag F des Kraftvektors F_A3' des Lehnennei gungsverstellungsantriebs 30 überschritten, wird dieser Antrieb 30 gestoppt oder reversiert. In 3 wird diese Schwelle Th_A3' jedoch nicht überschritten.
Weiterhin ist in 3 in dem Diagramm ein Verlauf einer Funktion f(F_A1', F_A3') entlang des Verstellweges s gezeigt, die mit der Schwelle Th verglichen wird. Die Funktion f(F_A1', F_A3') ist beispielsweise eine Kreuzkorrelation der Kraftvektoren F_A1' und F_A3'. Aufgrund des Einklemmfalls erhöht sich der Betrag F beider Kraftvektoren F_A1' und F_A3' zeitgleich. Diese zeitgleiche Erhöhung kann mittels der Kreuzkorrelation ermittelt und zur Entscheidung mit der Schwelle Th verglichen werden. In 3 wird daher an einer Verstellposition s_EK ein Einklemmfall detektiert.

10: Längsverstellungsantrieb
20, 21: Höhenverstellungsantrieb
30: Lehnenneigungsverstellungsantrieb
40: Kopfstützenverstellungsantrieb
25: Sitzschale, Sitzkissen
35: Sitzlehne
45: Kopfstütze
70: Steuerungsvorrichtung, Elektronik
80: Lenkrad
90: Person, Fahrer
(F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3'): Kraftvektor
Th_A1', Th_A3', Th: Schwelle
F: Betrag des Kraftvektors
s: Verstellweg, Verstellposition
s_EK: Verstellposition eines Einklemmfalles
f(F_A1', F_A3'): Funktion mit Kraftvektoren als Variablen

Claims

Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere ein Fahrzeugsitz – mit einem ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) zur Verstellung eines Verstellteils (25, 35, 45), insbesondere eine Rückenlehne (35), in eine erste Verstellrichtung, – mit einem zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) zur Verstellung dieses Verstellteils (25, 35, 45) in eine zweite Verstellrichtung, – mit einer Steuerungsvorrichtung (70) zur Steuerung des ersten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und des zweiten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und zur Ermittlung eines Einklemmens eines Körperteils oder eines Gegenstands durch eine Verstellbewegung des durch den ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) und durch den zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) verstellbaren Verstellteils (25, 35, 45), – mit einem ersten Sensormittel, das mit dem ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) wirkverbunden ist, und – mit einem zweiten Sensormittel, das mit dem zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) wirkverbunden ist, wobei die Steuerungsvorrichtung (70) mit dem ersten Sensormittel und dem zweiten Sensormittel verbunden und eingerichtet und ausgebildet ist – in Abhängigkeit von einem ersten Sensorsignal des ersten Sensormittels und einem zweiten Sensorsignal des zweiten Sensormittels einen ersten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektor (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') und einen zweiten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektor (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') Zu bestimmen, und – das Einklemmen durch eine kombinierte Auswertung zumindest des ersten Kraftvektors (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') und des zweiten Kraftvektors (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') zu ermitteln.
Verstelleinrichtung nach Anspruch 1, bei dem eine bezüglich der Verstellbewegung wirkende Einklemmkraft sowohl auf den ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) als auch auf den zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) rückwirkt.
Steuerungsvorrichtung (70) einer Verstelleinrichtung, insbesondere eines Fahrzeugsitzes, zur Steuerung eines ersten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und eines zweiten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und zur Ermittlung eines Einklemmens eines Körperteils oder eines Gegenstands durch eine Verstellbewegung eines durch den ersten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) in eine erste Verstellrichtung und durch den zweiten Antrieb (10, 20, 21, 30, 40) in eine zweite Verstellrichtung verstellbaren Verstellteils (25, 35, 45) des Fahrzeugsitzes, wobei die Steuerungsvorrichtung (70) eingerichtet und ausgebildet ist das Einklemmen durch eine kombinierte Auswertung zumindest – eines ersten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektors (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') und – eines zweiten, von der Verstellbewegung abhängigen Kraftvektors (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') zu ermitteln.
Steuerungsvorrichtung (70) nach Anspruch 3, wobei die Steuerungsvorrichtung (70) eingerichtet und ausgebildet ist – mit einer ersten Regelung ein Antriebsmoment und/oder eine Antriebsgeschwindigkeit des ersten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und/oder mit einer zweiten Regelung ein Antriebsmoment und/oder eine Antriebsgeschwindigkeit des zweiten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) zu regeln, und – den ersten Kraftvektor (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') und/oder den zweiten Kraftvektor (F_A1, F_A2, F_A3, F_A1', F_A2', F_A3') in Abhängigkeit von einem ersten Stellsignal einer ersten Regelung des ersten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und/oder von einem zweiten Stellsignal einer zweiten Regelung des zweiten Antriebs (10, 20, 21, 30, 4O) zu ermitteln.
Steuerungsvorrichtung (70) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuerungsvorrichtung (70) ein erstes Sensormittel zur Ermittlung einer ersten Verstellposition und/oder einer ersten Verstellgeschwindigkeit und/oder eines ersten Antriebsstromes des ersten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) und eine zweites Sensormittel zur Ermittlung einer zweiten Verstellposition und/oder einer zweiten Verstellgeschwindigkeit und/oder eines zweiten Antriebsstromes des zweiten Antriebs (10, 20, 21, 30, 40) aufweist.